magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

Texas PowerTips cikksorozat lid melletti abra 22 reszNem ritka, hogy egy statikus terheléssel jól működő tápegység gyors terhelésváltozásoknál „megvadul”, lengéseket, túllövéseket produkál. Ez nemcsak az oszcilloszkópon „mutat rosszul”, hanem a terhelés épségét is veszélyeztet­heti. Robert e havi cikke a terhelési tranziensek „megszelidítésére” próbál rávezetni.

 

 

.

 

 

Tápegység viselkedésének javítása tranziens terhelésváltozásnál – 1. rész

 

Ebben a cikkben egy olyan szigetelt tápegységet vizsgálunk, amely zárt hurkú szabályozást valósít meg egy TL431[1]-alapú söntszabályozó áramkörrel. Bemutatunk egy olyan módszert, amellyel megnövelhetjük a szabályozó hurok sávszélességét a terhelés és a bemeneti feszültség tranziensváltozásaira adott válasz javítása érdekében. Az 1. ábra egy offline, szigetelt flyback DC-feszültségátalakító tipikus kapcsolási rajzát mutatja. A kimeneti feszültség leosztott értékét a TL431 (U3) beépített 2,5 V-os referenciafeszültségével hasonlítjuk össze. Ha a kimeneti feszültség túl magas, a TL431 katódján söntáram folyik. E söntáram egy része az optocsatoló (U2) diódáján folyik át, és nyitás felé vezérli az optocsatoló fototranzisztorát. A fototranzisztor emitterárama átfolyik (egyebek közt) az R16 ellenálláson is, és növeli a rajta eső feszültséget. Ennek hatására – a hatáslánc további részletezése nélkül – csökken a Q1 teljesítmény-MOSFET kapcsoló csúcsárama, amely a tápegység kimeneti feszültségcsökkenését okozza.

 

powertips 1

1. ábra A cikkben leírt söntszabályozós tápegység kapcsolási vázlata


 Érdekes módon két visszacsatolási útvonal is vezet az opto­csatolón keresztül: az egyik a TL431-en , a másik a kimeneti feszültségre kapcsolódó R8 ellenálláson át. A TL431-en át vezető visszacsatolási útvonal eléggé magától értetődő annyiban, hogy a kimeneti feszültségből leosztással előállított „mintát” egy referenciaforrás feszültségével hasonlítjuk össze, az eredményt erősítjük, és a visszacsatoló útvonal galvanikus leválasztásáért felelős optocsatoló meghajtására használjuk. Az R8-csatlakozás hatását is könnyű követni: a rajta átfolyó áramot a kimeneti feszültség és a TL431 katódjának feszültsége közti különbség nagysága határozza meg. Az R8-on folyó áram arányos a kimeneti feszültséggel – függetlenül attól, mennyi a TL431 katódfeszültsége. Ha a kimeneti feszültség növekedni próbál, az R8 ellenálláson folyó áram is növekszik, amely végeredményben a kimeneti feszültség csökkenése irányába hat.
A 2. ábrán a tápegység visszacsatoló hurkainak egyszerűsített vázlata látható. A rendszer két kivonó funkcióból áll, amelyeket előrevezető erősítőblokkok követnek. Az első kivonással a kimeneti feszültséget hasonlítjuk össze a referenciafeszültséggel, és a hibajelnek tekinthető különbséget a TL431 erősíti. A kimeneti feszültséget ezután az erősített hibajelből vonjuk ki. Ez a különbség áthalad a rendszer többi erősítő funkcióján, beleértve az R8 áram–feszültség átalakítását, az optocsatoló áramvezérelt áramgenerátorának átvitelét, az R16-on végbemenő áram–feszültség átalakítást és a tápegység többi részének átvitelét a kimenetig.

powertips 2

2. ábra Az R8-csatlakozás kétutas visszacsatolást hoz létre


    A blokkvázlat többféle értelemben is figyelemreméltó. Az első az, hogy két visszacsatoló hurkot találunk ott, ahol a legtöbb ember egyet várna. Valószínűleg sikerrel érvelhetnénk amellett is, hogy valójában még kettőnél is több visszacsatoló hurok van az áramkörben, hiszen a hibaerősítőre ráépülő frekvenciakompenzáció is hurkot alkot, sőt, az áramütemmódú teljesítményfokozat maga is visszacsatoló hurokként képzelhető el. Valóban a 2. ábra egyszerűsített ábrázolásnak tekinthető. A második érdekes megfigyelés, hogy a kimeneti feszültséget semmilyen más átalakításnak, „jelkondicionálásnak” nem vetjük alá. Az ábrán jobb oldalt feltüntetett hurok esetében pontosan ez a helyzet, mivel a TL431 kimeneti feszültségét közvetlenül hasonlítjuk össze a kimeneti feszültséggel az R8-on keresztül. A bal oldali hurok esetében ez ilyen könnyen nem felismerhető, mivel a kimeneti feszültséget leosztjuk, mielőtt a referenciával összehasonlítanánk. Viszont amint azt az előző számban megjelent cikk függelékében kimutattuk, ez a leosztás nem számít bele az erősítés kifejezésébe.
    De akkor miért ilyen bonyolult a második visszacsatoló hurok felépítése? A válasz: azért, mert ezzel javítjuk a rendszer tranziens viselkedését. Egy egyhurkos rendszerben bármilyen zavarójelnek először át kell haladnia a hibaerősítőn, mielőtt a rendszer többi részére hatást gyakorolhatna. Ennél a kéthurkos felépítésnél viszont a nagyfrekvenciás zavarkomponensek hatékonyan megkerülik a hibaerősítőt, ezért ez gyorsan generálódó hibajelként hat a rendszer többi részére. Ennek a „belső huroknak” a működését könnyen kikapcsolhatjuk, ha az R8 felső végét egy lineáris feszültségszabályozóra kapcsoljuk. Ettől ugyan egyszerűbb gondos­kodni a visszacsatoló hurok stabilitásáról, de a járulékos alkatrészek helyfoglalása és ára drágítja a rendszert, a hurok működése pedig lassul.
Talán szokatlan, hogy mielőtt a most megkezdett témát, a szige­telt tápegység tranziens viselkedésének javítását lezárnánk a jelen foly­tatás második, befejező részében, előtte a következő számunkban egy kis „elméleti kitérőt” teszünk.

 

www.ti.com/power-ca



[1]TL431: ismert, több cég által is gyártott, programozható, sönttípusú feszültségreferencia-áramkör, amely a bemeneti feszültség (max. 36 V) és a beépített referencia (2,5 V) között egy ellenállásosztóval tetszőleges kimenőfeszültségre beállítható. – A ford. megj.

 

 

A cikksorozat korábbi részei:

1. rész

2. rész

3. rész

4. rész

5. rész

6. rész

7. rész

8. rész

9. rész

10. rész

11. rész

12. rész

13. rész

14. rész

15. rész

16. rész

17. rész

18. rész

19. rész

20. rész

21. rész

 

 

 

 

 

A szerző

robert_kollmanRobert Kollman, a Texas Instruments műszaki állományának kiemelt tagja, vezető alkalmazástechnikai mérnök. Több mint 30 év tapasztalattal rendelkezik a teljesítményelektronikában és egy ideig induktív alkatrészeket tervezett az 1 W alattitól a csaknem 1 MW-ig terjedő teljesítménytartományú elektronikus áramkörökhöz, egészen a megahertzes kapcsolási frekvenciákig. Robert Kollman a Texas A&M Egyetemen BSEEdiplomát, majd a Déli Metodista Egyetemen Master-fokozatot (MSEE) szerzett. A cikksorozattal kapcsolatban a powertips@list.ti.com címen érhető el.

 

 
 
 

 

   
Advertisement
--!>